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作者：

田浩

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摘要：

表面等离体激元共振技术是一种基于光物理现象的检测技术,这种技术无需标记、无需分离纯化,不仅能够在线实时检测生物大分子间的相互作用,而且还可以确定反应物种类以及浓度。它具有检测速度快、灵敏度高等优点,因而在生物、化学、医疗、制药、环境以及食品分析等领域得到越来越广泛的应用。 目前市场上现有的商品化SPR生物传感器具有成本高、体积大、不便于携带等缺点,很难得到广泛应用。随着SPR检测技术的不断发展,小型化、便携式SPR生物传感器成为新的发展趋势。本课题主要是设计一种小型化SPR生物传感器的光路结构,搭建SPR传感器实验平台,并对单一样本进行检测与分析。 文中,首先介绍了SPR检测技术的应用领域、国内外研究现状及发展趋势,详细阐述了表面等离体激元共振相关基本概念和原理,通过理论公式分析了产生SPR共振的条件。然后进行了SPR生物传感器温度特性的理论研究,通过此分析研究了温度变化对光源、棱镜、金属薄膜、待测溶液及光学检测器物理特性的影响以及所引起的传感响应曲线变化。对5层薄膜光学系统进行了数值分析,并且模拟了波长、金属薄膜介电常数和厚度、棱镜折射率以及待测物质折射率对SPR共振光谱曲线的影响。此后,分别介绍了整个SPR传感系统的各个组成部分。为了实现小型化,本文对棱镜形状进行了新的设计,反射面的利用使得光源与检测器位于同一平面上,从而减小了装置的体积。通过数据采集模块以及相应的软件,能够实现实验数据的采集、存储和显示,便于后期的处理和分析。 利用自制的SPR传感器对空气、水及不同浓度的乙醇溶液进行了检测,获得了相应的SPR共振光谱曲线以及共振角。通过对实验数据分析得知,随着待测物质浓度的增加,其共振角也就越大。该装置不仅能够对单一样本进行检测,而且具有良好的线性度以及稳定性。

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关键词：

表面等离体激元共振 小型化设计 生物传感器 SPR检测技术 光路结构